Question

4．某廢水中可能含有下列離子中的若干種：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO${\;}_{3}^{2-}$、NO${\;}_{3}^{-}$、SO${\;}_{4}^{2-}$、SiO${\;}_{3}^{2-}$．現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化．
Ⅱ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色．
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成．過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時(shí)，再加入氫氧化鈉溶液，有藍(lán)色沉淀生成．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）該廢水一定含有的離子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-．
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中加入少量鹽酸生成無色氣體的離子方程式是3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）過濾除去Ⅳ中的藍(lán)色沉淀，調(diào)整濾液的pH為10.7左右時(shí)，加入鋁粉，反應(yīng)產(chǎn)生氨氣和氮?dú)獾捏w積比為1：4，其離子方程式為Al+NO₃^-${\;}_{3}^{-}$+OH^--→AlO₂^-+NH₃+N₂+H₂O（未配平）．還原產(chǎn)物是NH₃和N₂．若除去0.2molNO₃^-，要消耗鋁9.6g．
（4）工業(yè)廢水中常含有不同類型的污染物，可采用不同的方法處理．下列處理措施和方法中正確的是AD．

選項(xiàng)	污染物	處理措施	方法類別
A	堿性的廢水	用CO2中和	化學(xué)法
B	Cu2+等重金屬離子	加硫酸鹽沉降	化學(xué)法
C	含復(fù)雜有機(jī)物的廢水	通過微生物代謝	物理法
D	廢酸	加生石灰中和	化學(xué)法

Answer 1

分析 1．I．取少量溶液，加入KSCN溶液時(shí)無明顯變化，證明溶液中不含鐵離子：
Ⅱ．另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO₃^-和Fe²⁺；則不能有CO₃^2-、SiO₃^2-；
Ⅲ．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明溶液中有SO₄^2-；
Ⅳ．向Ⅱ中所得溶液中加入過量濃氨水，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液中沒有Al³⁺，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時(shí)，再加入氫氧化鈉溶液，有藍(lán)色沉淀生成，積生成氫氧化銅沉淀，則溶液中含有Cu²⁺；
污染治理要求能除掉有毒的物質(zhì)，新生成的物質(zhì)對(duì)環(huán)境無污染，物理法與化學(xué)法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成，據(jù)此分析．

解答 解：I．取少量溶液，加入KSCN溶液時(shí)無明顯變化，證明溶液中不含鐵離子：
Ⅱ．另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO₃^-和Fe²⁺；則不能有CO₃^2-、SiO₃^2-；
Ⅲ．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明溶液中有SO₄^2-；
Ⅳ．向Ⅱ中所得溶液中加入過量濃氨水，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液中沒有Al³⁺，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時(shí)，再加入氫氧化鈉溶液，有藍(lán)色沉淀生成，積生成氫氧化銅沉淀，則溶液中含有Cu²⁺；
（1）綜上可知，該廢水一定含有的離子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-，故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮氧化為二氧化氮，則硝酸與亞鐵離子反應(yīng)生成NO和三價(jià)鐵離子、水，其離子方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）反應(yīng)產(chǎn)生氨氣和氮?dú)獾捏w積比為1：4，則配平方程式為：16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O；化合價(jià)降低的生成物為還原產(chǎn)物，有NH₃和N₂，又已知0.2molNO₃^-，
 16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O
 16      9
n（Al） 0.2mol
n（Al）=$\frac{3.2}{9}$mol
則Al的質(zhì)量為  $\frac{3.2}{9}$mol×27 g•mol^-1=9.6g，
故答案為：NH₃和N₂；9.6；
（4）污染治理要求能除掉有毒的物質(zhì)，新生成的物質(zhì)對(duì)環(huán)境無污染，物理法與化學(xué)法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成．
A．堿性的廢水與二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鹽和水，無污染，故A正確；
B．硫酸銅可溶，所以不能沉淀除去，應(yīng)選擇硫化物，生成硫化銅沉淀，故B錯(cuò)誤；
C．含苯廢水中的苯通過微生物代謝，這是化學(xué)方法，故C錯(cuò)誤；
D．酸和堿的中和反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)，為化學(xué)法，氧化鈣的水溶液顯堿性，故D正確； 
故選AD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和反應(yīng)現(xiàn)象分析、離子方程式的書寫，掌握離子性質(zhì)和溶液中電荷守恒計(jì)算判斷存在的離子是解題關(guān)鍵，題目難度較大．